Wissen Sie, wie viele Arten von Führungsschienen es in CNC-Bearbeitungszentren gibt?

„Detaillierte Erklärung der Führungsschienentypen für CNC-Bearbeitungszentren“

1. Linearführungsschiene
   Die Linearführungsschiene ist der am häufigsten verwendete Führungsschienentyp in Bearbeitungszentren. Sie führt die beweglichen Teile präzise geradlinig. Linearführungsschienen bieten die Vorteile einer einfachen Konstruktion, einfachen Herstellung und einfachen Genauigkeitsgarantie. Auf jeder Achse des Bearbeitungszentrums, wie der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse, werden üblicherweise Linearführungsschienen verwendet.
   Die Genauigkeit und Leistung von Linearführungsschienen hängt vom Material, dem Herstellungsprozess und der Einbaugenauigkeit der Führungsschienen ab. Hochwertige Linearführungsschienen gewährleisten die stabile Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Bearbeitungszentrums bei Hochgeschwindigkeitsbewegungen und hoher Belastung.
2. Kreisbewegungsführungsschiene
   Führungsschienen für Kreisbewegungen werden hauptsächlich für rotierende Wellen von Bearbeitungszentren oder Komponenten verwendet, die eine Kreisbewegung benötigen. Die Konstruktion und Herstellung von Führungsschienen für Kreisbewegungen ist relativ komplex, und aufgrund der Besonderheiten der Kreisbewegung müssen Faktoren wie Zentrifugalkraft und Reibung berücksichtigt werden.
   Kreisbewegungsführungsschienen verwenden üblicherweise hochpräzise Kugel- oder Rollenlager, um die Laufruhe und Genauigkeit der Drehbewegung zu gewährleisten. In einigen hochpräzisen Bearbeitungszentren werden auch hydrostatische Kreisbewegungsführungsschienen verwendet, um die Genauigkeit und Stabilität der rotierenden Welle weiter zu verbessern.

1. Hauptbewegungsführungsschiene
   Die Hauptbewegungsführungsschiene ist die Führungsschiene, die für die Hauptbewegung des Werkzeugs oder Werkstücks im Bearbeitungszentrum verantwortlich ist. Die Genauigkeit und Leistung der Hauptbewegungsführungsschiene haben einen entscheidenden Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit und Effizienz des Bearbeitungszentrums.
   In Bearbeitungszentren werden üblicherweise hochpräzise Rollführungsschienen oder hydrostatische Führungsschienen als Hauptbewegungsführungsschienen verwendet. Diese Führungsschienen zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeit, hohe Genauigkeit und hohe Steifigkeit aus und erfüllen die Anforderungen von Bearbeitungszentren unter Hochgeschwindigkeits- und Schwerlastbearbeitungsbedingungen.
2. Führungsschiene für die Vorschubbewegung
   Die Vorschubführungsschiene ist die Führungsschiene, die für die Vorschubbewegung des Werkzeugs oder Werkstücks im Bearbeitungszentrum verantwortlich ist. Die Genauigkeit und Stabilität der Vorschubführungsschiene wirken sich direkt auf die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität des Bearbeitungszentrums aus.
   Bei Vorschubführungen kommen üblicherweise Gleitführungen, Rollführungen oder hydrostatische Führungsschienen zum Einsatz. Rollführungen und hydrostatische Führungsschienen zeichnen sich durch höhere Genauigkeit und Stabilität aus und eignen sich für hochpräzise Bearbeitungszentren. Gleitführungen hingegen zeichnen sich durch eine einfache Konstruktion und geringe Kosten aus und eignen sich für einige Bearbeitungszentren mittlerer und niedriger Präzision.
3. Verstellführungsschiene
   Die Einstellführungsschiene ist die Führungsschiene, die im Bearbeitungszentrum zum Einstellen der Position des Werkzeugs oder Werkstücks verwendet wird. Die Genauigkeit und Flexibilität der Einstellführungsschiene haben einen wichtigen Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit und den Bedienkomfort des Bearbeitungszentrums.
   Bei den Einstellführungsschienen handelt es sich üblicherweise um Gleitführungsschienen oder Rollführungsschienen. Diese Führungsschienen weisen einen geringen Reibungskoeffizienten und eine hohe Genauigkeit auf und ermöglichen problemlos eine Feineinstellung des Werkzeugs oder Werkstücks.

1. Gleitführungsschiene
   (1) Traditionelle Gleitführungsschiene
   Herkömmliche Führungsschienen aus Gusseisen und gehärtetem Gusseisenstahl bieten die Vorteile einer einfachen Struktur, einfachen Herstellung, guten Steifigkeit und hohen Vibrationsfestigkeit. Diese Art von Führungsschienen hat jedoch die Nachteile eines hohen statischen Reibungskoeffizienten und eines dynamischen Reibungskoeffizienten, der sich mit der Geschwindigkeit ändert, was zu hohen Reibungsverlusten führt. Bei niedrigen Geschwindigkeiten (1–60 mm/min) kann es leicht zu Kriecherscheinungen kommen, was die Positioniergenauigkeit beweglicher Teile verringert. Daher werden herkömmliche Gleitführungsschienen, mit Ausnahme wirtschaftlicher CNC-Werkzeugmaschinen, bei anderen CNC-Werkzeugmaschinen nicht mehr verwendet.
   (2) Kunststoffummantelte Gleitführungsschiene
   Derzeit verwenden die meisten CNC-Werkzeugmaschinen kunststoffbeschichtete Führungsschienen. Das heißt, ein weicher Kunststofffilm aus Kunststoff und anderen chemischen Materialien wird auf die Reibungsfläche der beweglichen Führungsschiene geklebt. Kunststoffe für Führungsschienen werden üblicherweise in zwei Typen unterteilt: weiche Teflon-Führungsschienenbänder und verschleißfeste Epoxid-Führungsschienenbeschichtungen.
   Kunststoffummantelte Gleitführungsschienen zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
   • Gute Reibungseigenschaften: Der weiche Kunststofffolienriemen der kunststoffummantelten Führungsschiene weist einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf, wodurch der Reibungswiderstand beweglicher Teile verringert und die Laufruhe verbessert werden kann.
   • Gute Verschleißfestigkeit: Der weiche Riemen aus Kunststofffolie weist eine gute Verschleißfestigkeit auf und kann die Lebensdauer der Führungsschiene verlängern.
   • Stabile Bewegung: Der Reibungskoeffizient der kunststoffummantelten Führungsschiene ist stabil und ändert sich nicht mit der Geschwindigkeit. Daher ist die Bewegung stabil und es kommt nicht so leicht zu Kriechphänomenen.
   • Gute Schwingungsdämpfung: Der weiche Riemen aus Kunststofffolie weist eine gewisse Elastizität auf und kann die Schwingungen beweglicher Teile absorbieren und die Bearbeitungsgenauigkeit des Bearbeitungszentrums verbessern.
   • Gute Herstellbarkeit: Der Herstellungsprozess von kunststoffummantelten Führungsschienen ist relativ einfach, die Kosten sind gering und die Installation und Wartung ist einfach.
2. Rollende Führungsschiene
   (1) Funktionsprinzip
   Bei Rollführungsschienen werden Wälzkörper wie Kugeln, Rollen und Nadeln zwischen den Führungsschienenoberflächen platziert, um die Gleitreibung zwischen den Führungsschienenoberflächen in Rollreibung umzuwandeln. Diese Reibungsmethode reduziert den Reibungswiderstand erheblich und verbessert die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Bewegung.
   (2) Vorteile
   • Hohe Empfindlichkeit: Der Unterschied zwischen dem dynamischen Reibungskoeffizienten und dem statischen Reibungskoeffizienten von Rollführungsschienen ist sehr gering, sodass die Bewegung stabil ist und bei Bewegungen mit niedriger Geschwindigkeit nicht so leicht Kriechphänomene auftreten.
   • Hohe Positioniergenauigkeit: Die Wiederholgenauigkeit der Rollführungsschienen kann 0,2 µm erreichen und erfüllt damit die Anforderungen hochpräziser Bearbeitungszentren.
   • Geringer Reibungswiderstand: Der Rollreibungskoeffizient von Wälzkörpern ist viel kleiner als der Gleitreibungskoeffizient, wodurch die Bewegung beweglicher Teile leichter wird und der Verbrauch an Antriebsleistung reduziert wird.
   • Geringer Verschleiß, gute Genauigkeitserhaltung und lange Lebensdauer: Die Kontaktfläche zwischen Wälzkörpern und Führungsschienenoberflächen ist klein, weist wenig Verschleiß auf und kann über lange Zeit eine hohe Genauigkeit aufrechterhalten.
     (3) Nachteile
     Rollenführungsschienen weisen eine geringe Vibrationsbeständigkeit und hohe Schutzanforderungen auf. Während des Bearbeitungsprozesses beeinträchtigen Vibrationen die Bewegungsgenauigkeit der Wälzkörper und verringern dadurch die Bearbeitungsgenauigkeit des Bearbeitungszentrums. Darüber hinaus erfordern Rollenführungsschienen gute Schutzmaßnahmen, um zu verhindern, dass Staub, Späne und andere Verunreinigungen in die Führungsschienenoberfläche eindringen und die Wälzkörper und Führungsschienen beschädigen.
     (4) Anwendungsanlässe
     Rollenführungsschienen eignen sich besonders für Situationen, in denen die Arbeitsteile von Werkzeugmaschinen eine gleichmäßige Bewegung, eine feinfühlige Bewegung und eine hohe Positioniergenauigkeit erfordern. Aus diesem Grund werden Rollenführungsschienen häufig in CNC-Werkzeugmaschinen eingesetzt.
3. Hydrostatische Führungsschiene
   (1) Flüssigkeitshydrostatische Führungsschiene
   • Funktionsprinzip
     Zwischen den beiden Führungsschienen-Arbeitsflächen der flüssigkeitshydrostatischen Führungsschiene befindet sich eine Ölkammer. Nach dem Einführen von Schmieröl mit einem bestimmten Druck kann ein hydrostatischer Ölfilm gebildet werden, wodurch die Arbeitsfläche der Führungsschiene in reiner Flüssigkeitsreibung ohne Verschleiß und mit guter Genauigkeitserhaltung entsteht.
   • Vorteile
     • Hohe Genauigkeit: Flüssighydrostatische Führungsschienen können eine extrem hohe Genauigkeit bieten und eine stabile Genauigkeit des Bearbeitungszentrums bei Hochgeschwindigkeitsbewegungen und hohen Belastungsbedingungen gewährleisten.
     • Niedriger Reibungskoeffizient: Durch die reine Flüssigkeitsreibung ist der Reibungskoeffizient extrem niedrig, wodurch der Verbrauch an Antriebsleistung erheblich reduziert wird.
     • Kein Kriechen bei niedrigen Geschwindigkeiten: Auch bei niedrigen Geschwindigkeiten zeigen flüssigkeitshydrostatische Führungsschienen kein Kriechphänomen und gewährleisten so eine reibungslose Bewegung.
     • Große Tragfähigkeit und gute Steifigkeit: Der hydrostatische Ölfilm hält einer großen Belastung stand und verbessert so die Tragfähigkeit und Steifigkeit des Bearbeitungszentrums.
     • Das Öl hat eine vibrationsdämpfende Wirkung und eine gute Vibrationsbeständigkeit: Das Öl kann Vibrationen absorbieren und die Auswirkungen von Vibrationen während der Bearbeitung auf die Bearbeitungsgenauigkeit verringern.
   • Nachteile
     Der Aufbau flüssigkeitshydrostatischer Führungsschienen ist komplex und erfordert ein Ölversorgungssystem. Zudem muss das Öl sehr sauber sein. Dies erhöht die Herstellungs- und Wartungskosten.
   • Einstufung
     Hydrostatische Führungsschienen für Bearbeitungszentren lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: offene und geschlossene. Die Ölkammer einer offenen hydrostatischen Führungsschiene ist direkt mit der Außenwelt verbunden und weist eine einfache Struktur auf, ist aber anfällig für äußere Verschmutzung. Die Ölkammer einer geschlossenen hydrostatischen Führungsschiene ist geschlossen und das Öl wird recycelt. Sie zeichnet sich durch hohe Sauberkeit, aber eine komplexe Struktur aus.
     (2) Gashydrostatische Führungsschiene
   • Funktionsprinzip
     Nach dem Einleiten von Gas mit einem bestimmten Druck zwischen die beiden Führungsschienen-Arbeitsflächen der lufthydrostatischen Führungsschiene kann ein hydrostatischer Luftfilm gebildet werden, wodurch die beiden Führungsschienenoberflächen der CNC-Stanzmaschine gleichmäßig getrennt werden, um eine hochpräzise Bewegung zu erreichen.
   • Vorteile
     • Kleiner Reibungskoeffizient: Der Reibungskoeffizient von Gas ist extrem klein, wodurch die Bewegung beweglicher Teile leichter wird.
     • Es kommt nicht so leicht zu Erwärmung und Verformung: Aufgrund des geringen Reibungskoeffizienten wird weniger Wärme erzeugt und es kommt nicht so leicht zu Erwärmung und Verformung der Führungsschiene.
   • Nachteile
     • Geringe Tragfähigkeit: Die Tragfähigkeit von gashydrostatischen Führungsschienen ist relativ gering und wird häufig bei Gelegenheiten mit geringen Lasten verwendet.
     • Luftdruckschwankungen beeinträchtigen die Genauigkeit: Schwankungen des Luftdrucks führen zu Veränderungen im Luftfilm und beeinträchtigen dadurch die Genauigkeit der Führungsschiene.
     • Staubschutz muss beachtet werden: Staub, der auf die Oberfläche der Luftführungsschiene fällt, beschädigt die Oberfläche der Führungsschiene. Daher müssen wirksame Staubschutzmaßnahmen ergriffen werden.